超级任天堂选择的处理器很特别。 与捆绑成熟的68000的竞争产品不同，SNES 的芯片与其前身相比并没有根本性的突破。 概括地说，NES 采用的是经过改进的6502 CPU，它是70年代末和80年代初计算机中备受推崇的部件。 现在，为了给新的十年（90年代）铺平道路，任天堂采用了更保守（也更便宜）的解决方案：WDC 65C816，这是6502的16 位扩展。
6502的现代化
65C816 CPU源自Western Design Center，特别是来自Bill Mensch，他曾是6502开发团队（在 MOS）和6800开发团队（在摩托罗拉）的成员。 1978年，在离开MOS一年后，Mensch创立了Western Design Center (WDC)，这是一家半导体公司，专门生产MOS 6502的克隆产品，并对其进行了极具吸引力的改进（如CMOS设计、额外的操作码、电路修复、新的寻址模式等）
苹果Apple IIGS上的WDC 65C816芯片
有一天，苹果公司找到 WDC，要求其设计一种向后兼容的6502变体，可以处理更大量的数据。 于是，WDC 65C816 CPU 于1983年面世。 奇怪的是，苹果在开发使用这种新CPU的计算机过程中经历了许多挫折，直到三年后才发布了Apple IIGS。
最终，Apple IIGS和超级任天堂成为65C816 CPU的仅有的主要采用者
与此同时，任天堂与理光（Ricoh）及其为NES提供的芯片组保持着良好的合作关系。 我没有找到确切的文件来概述理光与WDC之间的关系，但我可以确定的是，在某个时间点，WDC同意将其65C816设计授权给理光。 因此，理光根据超级任天堂的新要求对其进行了定制，并将其命名为理光5A22，专门供应给任天堂。
新的CPU
如前所述，该控制台的主处理器是理光5A22，是65C816的超集。
理光5A22芯片，任天堂称之为"S-CPU"
与具有Apple II软件的向后兼容能力的Apple IIGS不同，超级任天堂与NES游戏不兼容。 平心而论，从处理器的选择来看，SNES最初计划兼容NES游戏的可能性微乎其微，谁知道呢。
接下来，CPU采用了可变时钟速度，在进行寄存器操作时最高可达3.58 MHz，而在访问最慢的总线（即串行/手柄端口）时则低至1.79 MHz。
现在，为了正确理解5A22的功能，我们必须首先了解65C816的功能：
- 65816 ISA： 65C816首次推出的16位指令。 它以 6502 ISA 为基础，但不执行某些NES游戏使用的未注明指令。
- 指令的大小可在1字节（8位）和4字节（32位）之间变化，这取决于内存地址的引用方式（又称"寻址模式"）。
- 被破坏的BCD模式又开始工作了（我猜这是_正当_授权的结果）。
- 10种不同的操作模式： 由于结合了向下兼容模式、BCD模式的回归（在NES上缺失）以及在16位和8位寄存器组之间切换的能力 ，开发人员可以使用不同的组合来使用这款CPU。
- 三个16位通用寄存器。 这组寄存器与6502的寄存器（
X、Y和A）相同。 不过，由于操作模式不同，这些寄存器现在可以在16位和8位之间切换。- 这个数字与竞争对手提供的16个32位寄存器相比，可谓天壤之别！
- 16位内部数据总线和8位外部数据总线： 这意味着在内存中移动大于8位的数值会带来性能损失（CPU 会花费额外的周期），特别是考虑到大多数指令都是16位长。 不过，总体成本是相对的，因为理光的变体包括DMA单元（稍后解释），CPU时钟会根据操作的不同而变化。
- 24位地址空间： 允许CPU访问多达16 MB的内存。 与摩托罗拉68000类似，但 65C816 的24位地址是通过将额外的8位寄存器（
DBR和PBR）与6502的原始16位寻址线相结合而获得的。 总的来说，这种方法类似于使用内部映射器。
看到这里，我不得不承认65C816感觉过于繁琐，而收益却很少。 与摩托罗拉68000等其他产品相比，我们不难得出结论，为什么Apple IIGS最终成为唯一采用65C816的个人电脑。 尽管如此，在这篇文章中，你将看到任天堂和理光如何将这种CPU的局限性转化为改造其游戏库的机会。
理光添加的硬件
65C816是一款通用CPU，于1983年推出，是其1975年祖先的后续产品，具有各种要求和限制。 然而，任天堂计划将其游戏机的寿命延长至整个90年代。 因此，理光必须加大力度去魔改（恕我直言）。
首先要解决的是算术上的限制，65C816没有包含任何乘法或除法的专用指令。 因此，理光增加了16位乘法和除法单元，使CPU能够通过硬件（而不是软件）执行这些运算。
现在，您可能会问"这有什么关系"，答案将在我们讨论超级任天堂图形芯片的某些新功能时揭晓（在"图形"部分）。
高速内存访问
第二个挑战是提高数据带宽。 因此，我们增加了两个独占的DMA（直接内存访问），以便在CPU不干预的情况下移动数据（从而提高速度）。 为使这一设计发挥作用，内存区域使用两条不同的地址总线进行引用：
- 由CPU控制的24 位 "A 总线": 连接卡带、CPU 与工作内存
- 由S-PPU控制的8 位 'B 总线' ：连接卡带、CPU、工作内存、S-PPU 和音频 CPU。
当设置DMA时， 数据来源 必须与 传输目标 在不同的总线上。
此外，这两种DMA并不完全相同，其功能也截然不同：
- 通用DMA可随时执行传输。 在传输完成之前，CPU会停止运行。
- 水平DMA（HDMA）在每次水平扫描后（显像管光束准备绘制下一行时）执行少量传输。 这避免了长时间中断CPU，但传输限制为每扫描线4字节。
最后，系统提供8个通道用于设置DMA传输，因此可以同时调度多达8个独立的传输。
片段故障
该游戏机还具有一种名为"开放总线"的特殊"异常"：如果有指令试图从一个未映射/无效的地址读取数据，则会提供最后读取的值（CPU会将该值存储在一个名为内存数据寄存器或MDR的寄存器中），并在不可预测的状态下继续执行。
相比之下，68000 使用向量表来处理异常，因此只要检测到故障，执行就会重定向。
(大量的）更多内存
NES 的内存只有2 KB，但却能显示大量内容，这实在令人惊叹。 超级任天堂现在拥有128 KB 的 SRAM（仍称为 "工作内存" 或WRAM）。 这比上一代产品多出6400%的通用内存。
那么，开发人员能用它做什么呢？ 可以做任何他们想做的事。 WRAM用于存储游戏的变量信息。 空间越大，可存储和处理的信息就越多（从而节省了卡带上的硬件） 不过，请记住，本文下面的章节将向你展示超级任天堂是一台相当复杂的机器（尽管它的CPU很 "简单"），我倾向于将这台游戏机称为"小型计算机/子系统的集合"。 现在，每个子系统都可能需要中央处理器提供数据。 因此，程序员可能会分配部分WRAM来处理这些信息，从而证明128 KB的必要性。